1 中国航空工业集团公司 北京长城计量测试技术研究所，北京 100095
2 中国科学技术大学 地球与空间科学学院，安徽 合肥 230026
在瞬态高速测速场景中，目标物体在几十ns时间内能加速到几~几十km/s，因此光子多普勒测速系统中电学数模转换器件带宽要求达到GHz甚至上百GHz。时间拉伸光子多普勒测速系统利用飞秒激光时间拉伸特性，在光域中完成信号降频处理，降低了光电信号探测器件和电学数模转换器件带宽压力。提出了改进的时间拉伸光子多普勒测速系统，飞秒脉冲经过第一级色散器件充分展宽铺满整个时域，避免了速度信号的采样间断；信号解调上采用误差补偿算法对频移信号进行补偿，减小了因为位移引入的系统误差，从而增加了有效记录时间。实验使用纳秒激光驱动铝膜产生高速飞片，测试了文中测速系统在记录时间1.2 µs内的实验效果。实验使用重频50 MHz飞秒光源，第一级和第二级色散器件分别使用200 km和100 km单模光纤，构成比例因子2/3。最终实验表明系统将3.6 GHz的多普勒频移信号降低为2.4 GHz，通过与光子多普勒测速系统进行结果比对，实验动态误差小于5%。该系统将能够应用于多种动高压技术加载飞片场景下的速度进行测量，为瞬态高速测量领域提供了新的测量手段。
超快测量 光子多普勒测速 时间拉伸 激光驱动飞片 瞬态高速 ultrafast measurement photon Doppler velocimetry time-stretched laser-driven flyer transient high-speed 红外与激光工程
2022, 51(9): 20210809
为了研究激光驱动飞片加载软模微弯曲成形，提出的激光驱动飞片加载软模微弯曲成形方法是在脉冲激光冲击波压力下，利用软模作为柔性冲头作用于金属箔板使工件成形。实验中使用Innolas Gmbit公司生产的Spitlight 2000 THG脉冲激光器作为激光源，聚氨酯橡胶薄膜作为软模，采用德国LPKF-ProtoMat-C60型雕刻机在印刷电路板上加工出深度为115 μm的U型槽模具特征，在厚度为30 μm的铜箔板上冲击成形U型凹槽。对工艺参数（激光能量、软模厚度）对成形的影响进行了研究，以及对采用飞片和软模组合作用于工件与采用飞片直接作用于工件进行了对比实验。实验结果表明采用飞片和软模作用于工件能够增大工件的最大成形深度，而且能够提高该技术的成形能力和质量。
激光技术 微弯曲成形 软模 激光驱动飞片 金属箔板 光学学报
2014, 34(s2): s214006
中国工程物理研究院 流体物理研究所, 四川 绵阳 621900
以激光驱动飞片速度场诊断为例, 展示线面同时成像任意反射面速度干涉仪(VISAR)技术在超高速碰撞研究中的应用前景。将传统VISAR改为成像干涉结构, 用变像管扫描相机和高速光电分幅相机分别记录作为信号载体的梳状干涉条纹随时间的变化, 实现靶面一条线上各点速度历程和多个时刻二维靶面上所有点速度相对分布的测量。所研制的线面同时成像VISAR具有10 μm的空间分辨和约15 m/s的速度分辨能力。用其测量了激光驱动铝膜飞片的速度场, 直观给出飞片的演化发展过程。实验结果表明, 线面同时成像VISAR技术可以为激光驱动飞片、超高速碰撞等领域的理论研究和数值模拟提供有效比对实验数据。
光学测量 速度 成像VISAR 激光驱动飞片 干涉条纹 扫描 分幅 optical measurement velocity imaging VISAR laser-driven foil interference fringe streak framing 强激光与粒子束
2014, 26(8): 081008
中国工程物理研究院流体物理研究所, 四川 绵阳 621900
针对分幅面成像任意反射面速度干涉仪(VISAR)时间分辨和速度分辨的不足，研制了一套超高时间分辨空间相移面成像VISAR。用双VISAR干涉腔光路解决超短脉冲相干性问题，实现超高时间分辨；用沃拉斯顿棱镜代替传统点VISAR中的偏振分束棱镜分光实现简洁的空间相移光路；以梳状干涉条纹作为信号载体实现空间分辨；用空间变换方法实现相移条纹的像素匹配；再由四路推挽式信号处理方法获得相位，进而获得全场速度分布。该套面成像VISAR具有150 ps时间分辨和6 m/s速度分辨。用其测量了激光驱动铝膜飞片的速度场，给出了全场速度分布。实验结果验证了超高时间分辨空间相移面成像VISAR的可行性。
测量 全场速度 空间相移 激光驱动飞片 干涉条纹 中国激光
2014, 41(s1): s108002
提出了一种激光驱动飞片微塑性温成形方法，采用波长1064 nm的YdYAG激光器进行了温成形实验，对T2紫铜成形件三维形貌进行观测，分析了温度（25 ℃，100 ℃，150 ℃，200 ℃）与激光能量（1020，1380，1690，1900 mJ）对成形深度的影响；使用纳米压痕仪研究了成形件成形区域硬度变化规律，并对成形机理进行了初步分析。结果表明，激光驱动飞片微塑性温成形方法可以获得较好的综合性能：不仅可以提高紫铜温成形能力，而且可以适当增强冲击区域硬度。分析认为，激光驱动飞片微塑性温成形是激光驱动飞片冲击强化机制与温度软化机制相互竞争的结果。
激光技术 微塑性温成形 激光驱动飞片 纳米压痕
中国工程物理研究院流体物理研究所, 四川 绵阳 621900
研制了一套线面同时成像任意反射面速度干涉仪(VISAR)用于激光驱动飞片速度场时空分辨测量。将传统VISAR改为成像干涉结构，用变像管扫描相机和高速光电分幅相机分别记录作为信号载体的梳状干涉条纹，实现靶面一条线上各点速度历史和多个时刻二维靶面上所有点速度的测量。所研制的线面同时成像VISAR具有小于10 μm的空间分辨和约15 m/s的速度分辨能力，线成像VISAR时间分辨小于50 ps，面成像VISAR曝光时间小于5 ns。用其测量了激光驱动带约束刀口铝膜飞片的速度场，给出了高时空分辨全场速度分布，从中可以清晰看出飞片的演化发展过程。实验结果表明，线面同时成像VISAR将是各种飞片产生技术及相应加载手段中全场速度诊断的有力工具。
测量 速度 成像任意反射面速度干涉仪 激光驱动飞片 干涉条纹 扫描相机 分幅相机
中国工程物理研究院流体物理研究所, 四川 绵阳 621900
研制了一套分幅面成像任意反射面速度干涉仪(VISAR)用于飞片完整性、速度分散性和平面性的诊断。在线成像VISAR基础上，用更小的条纹常数实现更高的速度分辨，同时用光电分幅相机取代扫描相机记录干涉条纹图像，实现多个时刻全场速度的测量。所研制的面成像VISAR具有5 μm的空间分辨和15 m/s的速度分辨能力。用其测量了激光驱动铜膜或铝膜飞片的速度场，给出了多个时刻的全场速度分布，从中可以清晰看出飞片的演化发展过程。实验结果表明，分幅面成像VISAR技术可以为激光驱动飞片平面性的理论研究和数值模拟提供有效实验数据。
测量 光学测量 全场速度 面成像任意反射面速度干涉仪 激光驱动飞片 干涉条纹 分幅面成像
激光驱动飞片加载金属箔板成形技术是一种新型微成形技术，其飞片的结构和性能是影响该技术成形能力和质量的主要因素之一。通过Spitlight 2000 NdYAG激光器探究了复合飞片（主要由黑漆吸收层、聚酰亚胺隔热层和铝飞片组成）对激光驱动飞片加载金属箔板成形性能的影响。实验结果表明复合飞片能够增大工件的最大成形深度，同时工件形貌中心与模具中心的对中性更好，证明复合飞片在成形过程中对冲击波具有增压和均压作用，能够提高该技术的成形能力和质量。讨论了复合飞片提高成形能力和质量的原因，同时探究了激光能量和聚酰亚胺薄膜厚度对成形性能的影响。
激光技术 微成形 复合飞片 激光驱动飞片 成形能力
江苏大学机械工程学院, 江苏省光子制造科学与技术重点实验室, 江苏 镇江 212013
由于目前的微塑性成形技术存在尺寸效应、成形不均匀、加工效率低、成本高、污染环境等问题，讨论并研究了一种新的微成形方法激光层裂微成形技术。建立了理论模型分析研究在激光驱动飞片加载下薄膜与基体层裂及薄膜微成形的影响因素，设计并完成了实验，考察了激光能量、薄膜厚度及薄膜种类对激光层裂微成形的影响。研究发现，该技术可以实现薄膜微成形，激光能量大小及薄膜的种类是影响薄膜与基体层裂的关键因素，一定范围内薄膜厚度对薄膜成形影响较小，但是超出其范围对薄膜成形将有重要影响作用。因此，激光层裂微成形是具有应用前景的可控制与可操作的薄膜微成形技术。
激光技术 薄膜 微成形 激光驱动飞片 层裂 激光与光电子学进展
2013, 50(4): 041403
江苏大学 机械工程学院 江苏省光子制造科学与技术重点实验室,镇江 212013
为了满足微成形技术产业化的需求,讨论了一种新的微成形方法——激光驱动飞片加载基体/金属薄膜层裂微成形技术，结合激光辐照效应及波的反射规律阐述了层裂微成形原理；优化了基体/金属薄膜层裂工艺，并且根据能量守恒原理，估算了层裂片的应变率和激光诱导冲击波的峰值压力。结果表明，随着脉冲能量的逐渐增大，工件层裂现象不断明显，直到金属薄膜上最后出现与模板微结构相同的特征结构，但基体始终保持完好，未出现裂纹或变形。通过激光驱动飞片加载基体/金属薄膜实现层裂微成形是可行的。
薄膜 微成形 激光驱动飞片 层裂 thin film micro-forming laser driven flyer spallation
